TW202030455A

TW202030455A - 接合構件的接合部的形狀檢測方法及使用其的接合構件的品質管理方法以及其裝置

Info

Publication number: TW202030455A
Application number: TW108118342A
Authority: TW
Inventors: 家成徹; 桜田康弘; 朝田博; 紀泰之; 榎原晃生
Original assignee: 日商日鐵日新製鋼股份有限公司
Priority date: 2018-09-19
Filing date: 2019-05-28
Publication date: 2020-08-16
Also published as: JP2020046302A; JP7198450B2; WO2020059202A1

Abstract

提供可以精度佳地檢測有關於在接合構件的接合部的良否判別所必要充分的形狀的資訊用的方法。由非接觸手段(14)掃描接合構件(10)的接合部(12)而獲得呈2次元平面被展開的形狀座標資料。檢索形狀座標資料(L)的Z軸方向的最小值的座標點(A)，並以此為基準從第二構件(10b)的輪廓上選出第1選擇點(B)及第2選擇點(C)，從第一構件(10a)的輪廓上選出第3選擇點(D)及第4選擇點(E)。將包含第1選擇點(B)及第2選擇點(C)的第二構件側的近似直線(α)、包含第3選擇點(D)及第4選擇點(E)的第一構件側的近似直線(β)及這些的交點(F)座標算出。在第二構件側的近似直線(α)或是第一構件側的近似直線(β)與形狀座標資料(L)之間的形狀上的分離部分附近，設置未與形狀座標資料(L)交叉的判別基準直線(J)，將其及形狀座標資料(L)之間的最小距離(T)作為表現接合部(12)的形狀用的指標。

Description

接合構件的接合部的形狀檢測方法及使用其的接合構件的品質管理方法以及其裝置

本發明，是有關於接合構件的接合部的形狀檢測方法、及使用其的接合構件的品質管理方法及其裝置。

具有：第二構件的端部被對接於第一構件地被接合的接合構件的代表例如H形鋼和T形鋼等的焊接形鋼。此焊接形鋼，是藉由在第一構件也就是凸緣材的表面，接合(金屬的情況時一般為焊接)將第二構件也就是連接板材的寬度方向端面呈T字狀對接的對接部(T字狀接頭部)並形成接合部而完成。此焊接時，溶入不良等的焊接缺陷產生的情況時，無法形成正確形狀的背焊道。因此，焊接形鋼的對接部的形狀(尤其是背焊道形成側的形狀)是作為判斷焊接品質的指標被活用。

習知，焊接形鋼的對接部的形狀是藉由全量目視檢查來進行判別，但是將鋼材的焊接部分的形狀效率佳地檢測的方法，是使用非接觸式的光學感測器等測量鋼材表面的輪廓，藉由將其輪廓資料處理來檢測焊接部分的形狀的方法。在這種方法中，將輪廓資料處理的情況時，在焊接部分的形狀是有異常的情況時，期待從平滑的形狀具有相當急劇地坡度變化而依據其設定處理方法。但是，即使焊接部分的形狀的輪廓是平滑地變化，即與其他的部分相比較無法認定較大的坡度的急速變化的情況，因為也具有產生焊接不良的情況，所以習知的方法會發生無法辨認，無法將不良品判別為不良品的事態。

在此，可消解如此的問題的技術，例如下述的專利文獻1已揭示，使用由CCD等的影像檢測器、探針電子線路及中央處理單元等構成的視訊檢查設備將具有損傷和磨耗等的異常的顯示對象物的表面上的關心點(例如最深或是最高點)自動地識別的方法及設備。具體而言，使用視訊檢查設備的影像檢測器將具有異常的顯示對象物的表面(對象表面)的畫像取得，顯示於監視器上。接著，使用中央處理單元從取得的畫像生成3次元資料，決定包含異常的表面點的顯示對象物的對象表面上的複數表面點的3次元座標。接著，使用中央處理單元決定顯示對象物上的接近異常的包含複數基準表面點的基準表面，並且依據基準表面的基準表面點決定接近異常的關心領域。且，使用中央處理單元決定從關心領域內的複數表面點的各個至基準表面的距離，並且藉由決定從基準表面最遠的表面點來決定關心領域內的最深或是最高表面的位置。依據這種方法的話，因為使用者不必要由手動界定異常的表面上的關心點，所以實行測量用的時間可縮短，並且可改善測量精度。 [習知技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1] 日本特開2016-80674號公報

[本發明所欲解決的課題]

但是在上述的專利文獻的技術中，具有如以下的問題。即，在上述專利文獻1中的將具有損傷和磨耗等的異常的顯示對象物的表面上的關心點自動地識別的方法中，必需進行：影像檢測器所取得的畫像的3次元資料生成、顯示對象物的對象表面上的複數表面點的3次元座標的決定、包含接近異常的複數基準表面點的基準表面的決定、依據基準表面的基準表面點所產生的接近異常的關心領域的決定、關心領域內的最深或是最高表面位置的決定等等的大量的資料處理，為了提高這種方法的處理速度，高速的資料處理裝置和複雜的機構是成為必要。且顯示對象物的表面是不規則的形狀的情況時，依據基準表面點的取得方式不同，基準表面有可能會徧離實際的表面形狀，在關心領域內的最深或是最高表面的位置和其距離也有發生誤差的可能。

且，本發明的主要的目的，是有關於提供可以不需要高速的資料處理裝置和複雜的機構，將在接合構件的接合部的良否判別所必要充分的形狀的資訊精度佳地檢測的接合構件的接合部的形狀檢測方法。且，本發明的進一步的目的，是提供一種使用如此的形狀檢測方法，可確實地找到在接合部發生超過品質基準的形狀異常的不良品的接合構件的品質管理方法及其裝置。 [用以解決課題的手段]

為了達成上述目的，本發明中的第1發明，是例如，如第1圖～第8圖所示，第二構件(10b)的端部被對接於第一構件(10a)地被接合的接合構件(10)的接合部(12)的形狀檢測方法是如下地構成。依據藉由非接觸手段14掃描接合構件(10)的接合部(12)的形狀而得，且呈2次元平面被展開的包含上述接合部(12)的特定檢測範圍的形狀座標資料L，進行檢測。對於上述的形狀座標資料L，檢索上述的特定檢測範圍中的Z軸方向的最小值的座標點A，以其最小值的座標點A為基準從第二構件(10b)的輪廓上選出第1選擇點B及第2選擇點C的各座標，並且從第一構件(10a)的輪廓上選出第3選擇點D及第4選擇點E的各座標。將包含上述的第1選擇點B及上述的第2選擇點C的第二構件側的近似直線(α)及包含上述的第3選擇點D及上述的第4選擇點E的第一構件側的近似直線(β)算出，並且將上述第二構件側的近似直線(α)及上述第一構件側的近似直線(β)的交點F的座標算出。且在上述第二構件側的近似直線(α)或是上述第一構件側的近似直線(β)與上述的形狀座標資料L之間的形狀上的分離部分的附近，設置未與上述的形狀座標資料L交叉的判別基準直線J，將該判別基準直線J及上述的形狀座標資料L之間的最小距離T算出，將此最小距離T作為表現上述的接合部(12)的形狀的指標使用。

在此，有關於本發明中的「Z軸方向的最小值」，「Z軸」，是使呈2次元平面被展開的特定檢測範圍中的形狀座標資料L的第一構件(10a)的輪廓及第二構件(10b)的輪廓成為左右對稱地形成該形狀座標資料L時顯示其上下方向的方向軸，「最小值」，是在該Z軸的軸方向，最遠離將形狀座標資料L輸出的非接觸手段14的位置的形狀座標資料L上的座標位置(值)(參照第1圖、第2圖及第5圖)。

上述的第1發明，是例如，可達成以下的作用。在接合部(12)的形狀判別所必要的資料，除了形狀座標資料L以外，因為使用未與如上述算出的第二構件側的近似直線(α)及第一構件側的近似直線(β)的座標資料及形狀座標資料L交叉的判別基準直線J的座標資料，所以不需進行複雜的畫像處理的運算，因此高速的資料處理裝置和複雜的機構是不需要。此外，因為判別基準直線J是從形狀座標資料L被偏移，所以對接部12的形狀是凸狀或凹狀，皆只由判別基準直線J探查該判別基準直線J及形狀座標資料L之間的距離成為最短的形狀座標資料L上的點即可，因此非常地簡便。

又，本發明是包含以下的構成。即，前述形狀座標資料L中的Z軸方向的最小值的座標點A是位於前述第二構件側的近似直線(α)上或是前述第一構件側的近似直線(β)上的情況時，前述的判別基準直線J，是包含前述的交點F，且上述第二構件側的近似直線(α)及上述第一構件側的近似直線(β)的各個之間所形成的角度是成為相等。「形狀座標資料L中的Z軸方向的最小值的座標點A是位於第二構件側的近似直線(α)上或是第一構件側的近似直線(β)上的情況」，是指相當於在接合部(12)中其表面是比由第二構件側的近似直線(α)及第一構件側的近似直線(β)所構成的理想外形線更突出的情況時，這種情況，將判別基準直線J，使包含交點F，且使在第二構件側的近似直線(α)及第一構件側的近似直線(β)的各個之間所形成的角度成為相等地設置。且前述形狀座標資料L中的Z軸方向的最小值的座標點A未位於前述第二構件側的近似直線(α)上或是前述第一構件側的近似直線(β)上的情況時，前述的判別基準直線J，是與前述第二構件側的近似直線(α)平行地設置。「形狀座標資料L中的Z軸方向的最小值的座標點A未位於第二構件側的近似直線(α)上或是第一構件側的近似直線(β)上的情況」，是指相當於在接合部(12)中其表面是比上述的理想外形線更凹陷，接合部(12)未比理想外形線更突出的情況，這種情況，將判別基準直線J，與第二構件側的近似直線(α)平行地設置。

且在本發明中，「第二構件(10b)的端部被對接於第一構件(10a)地被接合的接合構件(10)」，是「連接板材的端部被對接於凸緣材地被焊接的焊接形鋼」，「接合部(12)」，是被焊接的「對接部」較佳。此情況，特別是本發明的利用需求較高的焊接形鋼的領域中，可以將有關於在焊接形鋼的對接部的良否判別所必要充分的形狀的資訊精度佳地檢測。

本發明中的第2發明，是使用上述第1發明的接合構件(10)的接合部(12)的形狀檢測方法執行的接合構件(10)的品質管理方法，其特徵為「藉由將最小距離T與規定的門檻值相比較，來判別接合構件(10)中的接合部(12)的接合後的形狀的良否」。在本發明中，判斷接合部(12)的接合後的形狀的良否時，因為可以與設定的門檻值相比較來判別，所以可以將這種形狀的良否非常簡單且精度佳地檢測。

本發明中的第3發明的「接合構件的品質管理裝置」，是將上述第2發明的方法實施用的裝置，如第1圖～第8圖所示，將接合構件(10)的品質管理裝置如下地構成者。具有非接觸手段14，其是在包含第二構件(10b)的端部被對接於第一構件(10a)地被接合的接合構件(10)的接合部(12)的特定檢測範圍照射扇狀光或是掃描點狀光，依據被照射或是掃描的光的反射光而生成反映上述的接合部(12)的位置和形狀的變化的形狀座標資料L並輸出。運算處理裝置16，是具有：判別基準直線運算/處理部16b、判別處理部16c。判別基準直線運算/處理部16b，是對於藉由上述的非接觸手段14而獲得的形狀座標資料L，檢索上述的特定檢測範圍中的Z軸方向的最小值的座標A，以其最小值的座標A為基準從上述第二構件(10b)的輪廓上選出第1選擇點B及第2選擇點C的各座標，並且從上述第一構件(10a)的輪廓上選出第3選擇點D及第4選擇點E的各座標，將包含上述的第1選擇點B及上述的第2選擇點C的第二構件側的近似直線(α)及包含上述的第3選擇點D及上述的第4選擇點E的第一構件側的近似直線(β)算出，並且將上述第二構件側的近似直線(α)及上述第一構件側的近似直線(β)的交點F的座標算出，在上述第二構件側的近似直線(α)或是上述第一構件側的近似直線(β)與上述的形狀座標資料L之間的形狀上的分離部分的附近，設置未與上述的形狀座標資料L交叉的判別基準直線J，算出其判別基準直線J及上述的形狀座標資料L之間的最小距離T。判別處理部16c，是藉由將由上述的判別基準直線運算/處理部16b所獲得的上述的最小距離T與規定的門檻值相比較，來判別接合構件(10)中的接合部(12)的接合後的形狀的良否。 [發明的效果]

依據本發明的話，可以提供一種不需要高速的資料處理裝置和複雜的機構，可以將有關於在接合構件的接合部的良否判別所必要充分的形狀的資訊精度佳地檢測的接合構件的接合部的形狀檢測方法、及使用如此的形狀檢測方法而可確實地找到在接合部發生超過品質基準的形狀異常的不良品的接合構件的品質管理方法及其裝置。

以下，對於本發明的一實施例，一邊參照圖面一邊說明。又，在本實施例中，為了容易發明的理解，接合構件的具體例是舉例焊接形鋼，且，「第二構件的端部是被對接於第一構件地被接合的接合構件的連接部」的具體例，是舉例說明「連接板材的端部被對接於凸緣材地被焊接而成的焊接形鋼的對接部」。第1圖，是顯示本發明的焊接形鋼的品質管理裝置的裝置構成例的概略圖。如此圖所示，本發明的一實施例的焊接形鋼的品質管理裝置，是具備非接觸手段14及運算處理裝置16。

非接觸手段14，是將連接板材10b的端部是垂直地被對接於凸緣材10a地被焊接的焊接形鋼10的對接部12的表面形狀的座標資料(=形狀座標資料L)獲得用的裝置，在本實施例中，該當於由(無圖示)投光裝置及資料輸出裝置所構成的非接觸式變位計。又，第1圖中的符號14C，是對應透過後述的運算處理裝置16所傳達的命令，將此非接觸手段14的動作等控制的控制單元。

投光裝置，是在以焊接形鋼10的被焊接的對接部12為中心的特定檢測範圍(第2圖參照)將扇狀光照射或是掃描點狀光的裝置。具體而言，可以例示：使用將雷射和燈泡等的發光元件所放射的光由圓筒狀透鏡等呈線狀收束的狹縫光源者、和使用將在照射位置呈點狀收束的光由鏡子等朝與焊接形鋼10的對接部12垂直交叉的方向(X軸方向)掃描的掃描點光源者等。在此，「與對接部12垂直交叉的方向(X軸方向)」，是指通過(連接板材10b的端部是被對接於凸緣材10a的)對接部12且與從凸緣材10a及連接板材10b的各個的表面等距離中的軸線H垂直交叉，並且也與焊接形鋼10的軸方向(長度方向=Y軸方向)垂直交叉的方向(第1圖及第2圖參照)。

資料輸出裝置，是被輸入從投光裝置朝向上述的特定檢測範圍被照射的光的反射光，依據該反射光，生成反映對接部12的位置和形狀的變化且以對接部12為中心的特定檢測範圍的形狀呈2次元平面展開的形狀座標資料L並輸出的裝置。具體而言，由2D消像差(Ernostar)透鏡、CMOS影像檢測器及微處理器等構成，由焊接形鋼10的對接部12的表面將擴散反射的反射光在CMOS影像檢測器的受光元件上成像，檢測位置、形狀的變化，生成顯示該位置和形狀的變化的形狀座標資料L的裝置。又，在包含此資料輸出裝置的非接觸手段14中，形狀座標資料L的生成是對於焊接形鋼10的長度方向(Y軸方向)連續地進行。且由此資料輸出裝置所生成的形狀座標資料L是透過配線15朝運算處理裝置16被給與。

在本發明的焊接形鋼的品質管理裝置中，Z軸方向，是對於X軸及Y軸的任一皆垂直交叉的方向(第1圖及第2圖參照)，如上述，Z軸，是使呈2次元平面被展開的形狀座標資料L的凸緣材10a的輪廓及連接板材10b的輪廓成為左右對稱地形成該形狀座標資料L時成為顯示其上下方向的方向軸。

又，在第1圖的實施例中，焊接形鋼10是H形鋼，因為在連接板材10b的兩端形成有一對的對接部12，所以顯示在焊接形鋼的品質管理裝置連接2台的非接觸手段14的情況，但是例如，焊接形鋼10是T形鋼的情況時，與該品質管理裝置連接的非接觸手段14是1台也可以。且，依據需要，在品質管理裝置設置3台以上的非接觸手段14也可以。

運算處理裝置16，是設於電腦(無圖示)上，將命令解讀並進行運算的裝置，如第3圖所示，資料暫存區部16a、判別基準直線運算/處理部16b、判別處理部16c、顯示處理部16d及活動發生訊號輸出部16e的各部，是被構成於Windows(日本註冊商標)和Linux(日本註冊商標)的泛用的操作系統16x上。

(資料暫存區部16a) 資料暫存區部16a，是將從非接觸手段14被連續地提供的焊接形鋼10的對接部12的形狀座標資料L暫時地儲存的記憶裝置。

(判別基準直線運算/處理16b) 判別基準直線運算/處理16b，是對於由資料暫存區部16a所提供的上述的形狀座標資料L，進行以下的運算。即，對於形狀座標資料L，檢索以對接部12的形狀為中心的特定檢測範圍中的Z軸方向的最小值的座標點A(第5圖參照)，以其最小值的座標點A為基準從連接板材10b的輪廓上選出第1選擇點B及第2選擇點C的各座標，並且從凸緣材10a的輪廓上選出第3選擇點D及第4選擇點E的各座標(第6圖參照)。接著，將包含上述的第1選擇點B及上述的第2選擇點C的連接板側近似直線α及包含上述的第3選擇點D及上述的第4選擇點E的凸緣側近似直線β算出，並且將上述連接板側近似直線α及上述凸緣側近似直線β的交點F的座標算出(第6圖參照)。且在上述的連接板側近似直線α或是凸緣側近似直線β與形狀座標資料L之間的形狀上的分離部分的附近，設置未與形狀座標資料L交叉的判別基準直線J，算出該判別基準直線J及形狀座標資料L之間的最小距離T。又，在本說明書中，例如「選出第1選擇點B的座標」，是指如第6圖所示在由X軸及Z軸所構成的2次元座標平面上，決定第1選擇點B的X座標及Z座標。

在此，(未與形狀座標資料L交叉的)判別基準直線J，是對應對接部12的形狀，選擇以下的2個其中任一。一，是如第6圖及第7圖所示，在對接部12中焊接部分是比由連接板側近似直線α及凸緣側近似直線β所構成的理想外形線更突出的情況。此情況，形狀座標資料L中的Z軸方向的最小值的座標點A是成為存在於連接板側近似直線α上或是凸緣側近似直線β上。在這種情況時所選擇的判別基準直線J，是如第7圖所示，包含交點F，在連接板側近似直線α及凸緣側近似直線β的各個之間所形成的角度是成為相等(即第7圖的實施例的情況時與X軸大致平行的直線)。

二，是如第8圖所示，在對接部12中焊接部分是比上述的理想外形線更凹陷，對接部12是未比理想外形線更突出的情況。此情況，形狀座標資料L中的Z軸方向的最小值的座標A是成為不存在於連接板側近似直線α上或是凸緣側近似直線β上。在這種情況時所選擇的判別基準直線J，是如第8圖所示，與連接板側近似直線α平行地設置，換言之，將連接板側近似直線α未與形狀座標資料L交叉地平行移動者。因此，(與上述一的情況相異)在形狀座標資料L上最接近判別基準直線J的座標點G是成為未與Z軸方向的最小值的座標點A一致的情況。又，在此對接部12中焊接部分是比上述的理想外形線更凹陷的原因，是每將連接板材10b對接在凸緣材10a，在將連接板材10b的寬度方向端部已「下垂」的連接板材10b對接於凸緣材10a的情況時就會引起。此「下垂」，是在第8圖中，形狀座標資料L是從連接板側近似曲線α偏離，從點C經過點G至點F為止之間出現彎曲的部分。順便一提，連接板材10b的寬度方向端部的「下垂」，是將鋼材由分切機等切斷將連接板材10b製造時，依據分切機刃的狀態和分切機刃的接觸方式等的切斷條件不同，而在連接板材10b的寬度方向端部被加上非期望的切斷應力，朝向這種應力的推壓方向使端面被拖拉下垂的塑性變形的現象。

且判別基準直線運算/處理16b，是將所獲得的(判別基準直線J及形狀座標資料L的)最小距離T，作為表現對接部12的形狀的指標朝判別處理部16c及顯示處理部16d給與。又，朝顯示處理部16d，不只是上述的最小距離T的資訊，如第7圖和第8圖所示，形狀座標資料L、各選擇點、連接板側近似直線α、凸緣側近似直線β、交點F及判別基準直線J等的資訊也從此判別基準直線運算/處理16b被給與。

(判別處理部16c) 判別處理部16c，是藉由將由判別基準直線運算/處理16b所運算的最小距離T的偏差與規定的門檻值相比較，來判別焊接形鋼10的對接部12的形狀的良否。在此判別處理部16c中，如第7圖和第8圖所示，偏差(最小距離T)是與門檻值相同或是超過其的情況時，就判別為被確實地焊接的良品，相反地，偏差是低於門檻值的情況時，就判別為未被充分地焊接的不良品，將其訊號朝顯示處理部16d及活動發生訊號輸出部16e給與。

(顯示處理部16d) 顯示處理部16d，是透過配線17與監視器等的顯示裝置18連接，將從判別基準直線運算/處理16b及判別處理部16c被給與的資料轉換成可以由顯示裝置18顯示。又，在本實施例中，此顯示裝置18是使用觸控面板顯示器，此顯示裝置18也具有作為對於運算處理裝置16進行各種指令的人機介面(HMI)的功能。

(活動發生訊號輸出部16e) 活動發生訊號輸出部16e，是透過配線19與旋轉警告燈和警報蜂鳴器等的外部系統20連接，依據由判別處理部16c所判斷的焊接形鋼10的對接部12的良/不良的判別結果朝外部系統20施加規定的活動發生訊號。例如，被判別處理部16c判別為對接部12的品質是不良時，為了朝操作者傳達不良品的發生，從此活動發生訊號輸出部16e發出活動發生訊號，使旋轉警告燈和警報蜂鳴器等的外部系統20作動。

接著，使用如以上構成的焊接形鋼10的品質管理裝置進行焊接形鋼10的對接部12的品質管理時，是由如第4圖所示的流程依序實行，本發明的焊接形鋼10的對接部12的形狀檢測方法、及使用其的品質管理方法。

即，在第4圖的步驟S1中，藉由非接觸手段14掃描以焊接形鋼10的對接部12為中心的特定檢測範圍的形狀而取得呈2次元平面被展開的形式的座標資料L，透過配線15朝運算處理裝置16的資料暫存區部16a被給與。接著在第4圖的步驟S2中，上述的形狀座標資料L是從資料暫存區部16a朝判別基準直線運算/處理16b被給與，如上述，檢索以對接部12的形狀為中心的特定檢測範圍中的Z軸方向的最小值的座標點A，以其最小值的座標點A為基準從連接板材10b的輪廓上選出第1選擇點B及第2選擇點C，且從凸緣材10a的輪廓上選出第3選擇點D及第4選擇點E(第6圖參照)。其後，包含第1選擇點B及第2選擇點C的連接板側近似直線α及包含第3選擇點D及第4選擇點E的凸緣側近似直線β被算出，並且連接板側近似直線α及凸緣側近似直線β的交點F的座標被算出(第6圖參照)。且，在上述的交點F附近的連接板側近似直線α或是凸緣側近似直線β與形狀座標資料L之間的形狀上的分離部分的附近，設置未與形狀座標資料L交叉的判別基準直線J，將該判別基準直線J及形狀座標資料L之間的最小距離T算出，這些的資料是作為表現對接部12的形狀用的指標朝判別處理部16c被給與。

且在第4圖的步驟S3中，在判別處理部16c中，如上述藉由將判別基準直線J及形狀座標資料L之間的最小距離T，與規定的門檻值相比較，來判別焊接形鋼10的對接部12的形狀的良否。對接部12的形狀是良的情況時，在同步驟S4中進行良製品的判別OK處理，相反地，對接部12的形狀是不良的情況時，在同步驟S5中進行不良品的判別NG處理，具體而言，如上述為了朝操作者傳達不良品的發生，而從活動發生訊號輸出部16e發出活動發生訊號，使旋轉警告燈和警報蜂鳴器等的外部系統20作動。

在此，在具備雷射焊接機的實際的焊接形鋼生產線中，高度150mm×寬度100mm×連接板厚2.3mm×凸緣厚3.2mm×長度8600mm的H形鋼的製造時，品質管理裝置是採用了使用非接觸手段14的市售的高精度2次元雷射變位計的本發明，且以在連接板材的端部無「下垂」的情況時的門檻值為40μm、在連接板材的端部產生「下垂」的情況時的門檻值為600μm(但是連接板側近似直線α及判別基準直線J之間的平行移動距離為1mm)的條件進行了操作。其結果，對於檢查數量1343條，不良檢測率為0.07%。在焊接形鋼的生產線的檢查過程中因為使用本發明的品質管理裝置而可將不良品抽出，所以不良品的流出數量為0條，不良品流出率為0.00%。

又，在上述的實施例中，非接觸手段14，是顯示使用投光裝置者，但是此非接觸手段14，是可以獲得焊接形鋼10中被焊接的對接部12的表面形狀的座標資料(即形狀座標資料L)的話任意的態樣也可以，取代此投光裝置而使用超音波發生裝置和雷達等也可以。

且對於本發明的方法及裝置所適用的焊接形鋼10，其焊接方法和焊接形鋼的形狀並無特別限定，例如，高頻、電弧、等離子、雷射等，任意的焊接方法也可以。且，本發明的方法及裝置，是例如，除了如第9圖(a)所示的雷射焊接形鋼以外，如(b)所示的輕量焊接形鋼、如(c)所示的建造H形鋼、如(d)所示的J形鋼等的形鋼，也可以對於其對接部12檢測形狀。又，不是焊接形鋼，而是如第9圖(e)所示的壓延H形鋼的由符號13顯示的圓角部，也可進行其形狀檢測。

此外，如上述的圖示實施例，焊接形鋼10不是只有限定於連接板材10b的端部是垂直地被對接於凸緣材10a地被焊接的物品，如第10圖和第11圖所示，連接板材10b的端部是銳角地被對接於凸緣材10a的焊接形鋼、和鈍角地被對接的焊接形鋼的對接部，也可以適用本發明的方法及裝置。

進一步，在上述實施例中，特定檢測範圍的選用時，雖顯示以對接部12為中心的情況時，但是此特定檢測範圍，若可包含對接部12的話任意的態樣也可以，不限定於上述實施例的範圍。

且在上述的各實施例中，接合構件(10)的具體例雖舉例焊接形鋼10來說明，但是此接合構件(10)不限定於此焊接形鋼10，例如，將FRP和CFRP等的合成樹脂材料接合的構件也可以，該情況的構件彼此的接合是使用黏著劑的方法和使用熱融接的方法等也可以。

10:焊接形鋼(接合構件) 10a:凸緣材(第一構件) 10b:連接板材(第二構件) 12:對接部(接合部) 14:非接觸手段 15:配線 16:運算處理裝置 16a:資料暫存區部 16b:判別基準直線運算/處理部 16c:判別處理部 16d:顯示處理部 16e:活動發生訊號輸出部 16x:操作系統 17:配線 18:顯示裝置 19:配線 20:外部系統 A:(特定檢測範圍中的)Z軸方向的最小值的座標點 B:第1選擇點 C:第2選擇點 D:第3選擇點 E:第4選擇點 F:(連接板側近似直線(第二構件側的近似直線)及凸緣側近似直線(第一構件側的近似直線)的)交點 J:判別基準直線 L:形狀座標資料 T:(判別基準直線及形狀座標資料的)最小距離 α:連接板側近似直線(第二構件側的近似直線) β:凸緣側近似直線(第一構件側的近似直線)

[第1圖] 顯示本發明的接合構件(焊接形鋼)的品質管理裝置的裝置構成例的概略圖。 [第2圖] 將第1圖的主要部分擴大的概略圖。 [第3圖] 顯示本發明的接合構件(焊接形鋼)的品質管理裝置中的運算處理裝置的構成例的方塊圖。 [第4圖] 顯示本發明的接合構件(焊接形鋼)的品質管理方法的一例的流程圖。 [第5圖] 本發明的接合構件(焊接形鋼)的接合部(對接部)的形狀檢測方法中的形狀座標資料的想像圖。 [第6圖] 本發明的接合構件(焊接形鋼)的接合部(對接部)的形狀檢測方法中的對接部的形狀確認規則中的形狀檢測想像圖。 [第7圖] 本發明的接合構件(焊接形鋼)的接合部(對接部)的品質管理方法中的接合部(對接部)的形狀良否確認規則中的形狀檢測想像圖(在第二構件(連接板材)中無「下垂」的情況)。 [第8圖] 本發明的接合構件(焊接形鋼)的接合部(對接部)的品質管理方法中的接合部(對接部)的形狀良否確認規則中的形狀檢測想像圖(在第二構件(連接板材)中有「下垂」的情況)。 [第9圖] 顯示本發明的接合構件(焊接形鋼)的品質管理方法所適用的焊接形鋼的一例的說明圖。 [第10圖] 將本發明的接合構件(焊接形鋼)的接合部(對接部)的品質管理方法，適用於第二構件(連接板材)的端部是銳角地被對接於第一構件(凸緣材)的接合部(對接部)的情況的形狀檢測想像圖(在第二構件(連接板材)中無「下垂」的情況)。 [第11圖] 將本發明的接合構件(焊接形鋼)的接合部(對接部)的品質管理方法，適用於第二構件(連接板材)的端部是鈍角地被對接於第一構件(凸緣材)的接合部(對接部)的情況的形狀檢測想像圖(在第二構件(連接板材)中有「下垂」的情況)。

A:(特定檢測範圍中的)Z軸方向的最小值的座標點

B:第1選擇點

C:第2選擇點

D:第3選擇點

E:第4選擇點

F:(連接板側近似直線(第二構件側的近似直線)及凸緣側近似直線(第一構件側的近似直線)的)交點

J:判別基準直線

L:形狀座標資料

T:(判別基準直線及形狀座標資料的)最小距離

α:連接板側近似直線(第二構件側的近似直線)

β:凸緣側近似直線(第一構件側的近似直線)

12:對接部(接合部)

Claims

一種接合構件的接合部的形狀檢測方法，是依據呈2次元平面被展開的包含接合部(12)的特定檢測範圍的形狀座標資料(L)進行檢測的接合構件(10)的接合部(12)的形狀檢測方法，前述形狀座標資料(L)，是藉由非接觸手段(14)掃描第二構件(10b)的端部是被對接於第一構件(10a)地被接合的前述接合構件(10)的前述接合部(12)的形狀而得，其特徵為：對於前述形狀座標資料(L)，檢索前述特定檢測範圍中的Z軸方向的最小值的座標點(A)，以其最小值的座標點(A)為基準從第二構件(10b)的輪廓上選出第1選擇點(B)及第2選擇點(C)的各座標，並且從第一構件(10a)的輪廓上選出第3選擇點(D)及第4選擇點(E)的各座標，將包含前述第1選擇點(B)及前述第2選擇點(C)的第二構件側的近似直線(α)及包含前述第3選擇點(D)及前述第4選擇點(E)的第一構件側的近似直線(β)算出，並且將前述第二構件側的近似直線(α)及前述第一構件側的近似直線(β)的交點(F)的座標算出，在前述第二構件側的近似直線(α)或是前述第一構件側的近似直線(β)與前述形狀座標資料(L)之間的形狀上的分離部分的附近，設置未與前述形狀座標資料(L)交叉的判別基準直線(J)，將該判別基準直線(J)及前述形狀座標資料(L)之間的最小距離(T)算出，將此最小距離(T)作為表現前述接合部(12)的形狀的指標使用。
如申請專利範圍第1項的接合構件的接合部的形狀檢測方法，其中，前述形狀座標資料(L)中的Z軸方向的最小值的座標點(A)是位於前述第二構件側的近似直線(α)上或是前述第一構件側的近似直線(β)上的情況時，前述判別基準直線(J)，是使包含前述交點(F)，且使前述第二構件側的近似直線(α)及前述第一構件側的近似直線(β)的各個之間所形成的角度成為相等地設置。
如申請專利範圍第1項的接合構件的接合部的形狀檢測方法，其中，前述形狀座標資料(L)中的Z軸方向的最小值的座標點(A)未位於前述第二構件側的近似直線(α)上或是前述第一構件側的近似直線(β)上的情況時，前述判別基準直線(J)，是與前述第二構件側的近似直線(α)平行地設置。
如申請專利範圍第1至3項中任一項的接合構件的接合部的形狀檢測方法，其中，前述第二構件(10b)的端部被對接於前述第一構件(10a)地被接合的前述接合構件(10)，是連接板材的端部被對接於凸緣材地被焊接的焊接形鋼，前述接合部(12)，是被焊接的對接部。
一種接合構件的品質管理方法，是使用如申請專利範圍第1至4項中任一項的接合構件的接合部的形狀檢測方法執行的接合構件的品質管理方法，藉由將前述最小距離(T)與規定的門檻值相比較，來判別前述接合構件(10)中的接合部(12)的接合後的形狀的良否。
一種接合構件的品質管理裝置，具備：非接觸手段(14)，是在包含第二構件(10b)的端部被對接於第一構件(10a)地被接合的接合構件(10)的接合部(12)的特定檢測範圍照射扇狀光或是掃描點狀光，依據被照射或是被掃描的光的反射光而生成反映前述對接部(12)的位置和形狀的變化的形狀座標資料(L)並輸出；及運算處理裝置(16)，具有判別基準直線運算/處理部(16b)、及判別處理部(16c)，前述判別基準直線運算/處理部(16b)，是對於藉由前述非接觸手段(14)所獲得的形狀座標資料(L)，檢索前述特定檢測範圍中的Z軸方向的最小值的座標點(A)，以其最小值的座標點(A)為基準從前述連接板材(10b)的輪廓上選出第1選擇點(B)及第2選擇點(C)的各座標，並且從前述凸緣材(10a)的輪廓上選出第3選擇點(D)及第4選擇點(E)的各座標，將包含前述第1選擇點(B)及前述第2選擇點(C)的第二構件側的近似直線(α)及包含前述第3選擇點(D)及前述第4選擇點(E)的第一構件側的近似直線(β)算出，並且將前述第二構件側的近似直線(α)及前述第一構件側的近似直線(β)的交點(F)的座標算出，在前述第二構件側的近似直線(α)或是前述第一構件側的近似直線(β)與前述形狀座標資料(L)之間的形狀上的分離部分的附近，設置未與前述形狀座標資料(L)交叉的判別基準直線(J)，將其判別基準直線(J)及前述形狀座標資料(L)之間的最小距離(T)算出，前述判別處理部(16c)，是藉由將由前述判別基準直線運算/處理部(16b)所獲得的前述最小距離(T)與規定的門檻值相比較，來判別接合構件(10)中的接合部(12)的接合後的形狀的良否。